金屬材料與熱處理(2)(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 品，目前是產量僅次于前兩者的塑料品種。它有很好的加工性能，其薄膜具有優良的電絕緣性，常用于電器零件；它的發泡材料相對密度小（ ），有良好的隔音、隔熱、防震性能，廣泛應用于儀器的包裝和隔音材料。聚苯乙烯易加入各種顏料制成色彩鮮艷的制品，用來制造玩具和各種日用器皿。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 （ 4） 聚丙烯（ PP） 聚丙烯工業化生產較晚，但因其原料易得，價格便宜，用途廣泛，所以產量劇增。它的優點是相對密度小，是塑料中最輕的，而它的強度、剛度、表面硬度都比 PE塑料大；它無毒，耐熱性也好，是常用塑料中唯一能在水中煮沸、經受消毒溫度（ 130℃ ）的品種。但聚丙烯的粘合性、染色性、印刷性均差，低溫易脆化，易受熱、光作用而變質，且易燃，收縮大。聚丙烯有優良的綜合性能，目前主要用于制造各種機械零件，如法蘭、齒輪、接頭、把手、各種化工管道、容器等，它還被廣泛用于制造各種家用電器外殼和藥品、食品的包裝等。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 （ 5） 聚苯醚（ PPO） 聚苯醚是線型、非結晶的工程塑料，具有很好的綜合性能。它的最大特點是使用溫度寬（－ 190℃ ～190℃ ），達到熱固性塑料的水平；它的耐摩擦磨損性能和電性能也很好，還具有卓越的耐水、蒸汽性能。所以聚苯醚主要用作在較高溫度下工作的齒輪、軸承、凸輪、泵葉輪、鼓風機葉片、水泵零件、化工用管道、閥門以及外科醫療器械等。 （ 6） 聚砜（ PSF） 砜是硫酰基與烴基或芳香基結合成的有機化學物。聚砜是分子鏈中具有硫鍵的透明樹脂，具有良好的綜合性能，它耐熱性、抗蠕變性好，長期使用溫度為150℃ ～ 174℃ ，脆化溫度為－ 100℃ 。廣泛應用于電器、機械設備、醫療器械、交通運輸等。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 簡介聚砜 聚砜是分子主鏈中含有鏈節的熱塑性樹脂，（簡稱PSF或 PSU）有 聚芳砜 和 聚醚砜 二種。 PSF是略帶琥珀色非晶型透明或半透明聚合物，力學性能優異，剛性大，耐磨、高強度，即使在高溫下也保持優良的機械性能是其突出的優點，其范圍為為 100～ 150℃, 長期使用溫度為 160℃, 短期使用溫度為 190℃, 熱穩定性高 ,耐水解 ,尺寸穩定性好 ,成型收縮率小 , 無毒 ,耐輻射 ,耐燃 ,有熄性。在寬廣的溫度和頻率范圍內有優良的電性能。化學穩定性好，除濃硝酸、濃硫酸、鹵代烴外，能耐一般酸、堿、鹽，在酮、酯中溶脹。耐紫外線和耐候性較差。耐疲勞強度差是主要缺點。 PSF成型前要預干燥至水份含量小于 ％ 。 PSF可進行注塑、模壓、擠出、熱成型、吹塑等成型加工，熔體粘度高，控制粘度是加工關鍵，加工后宜進行熱處理，消除內應力。可做成精密尺寸制品。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 （ 7） 聚四氟乙烯（ F－ 4） 聚四氟乙烯是氟塑料中的一種，具有很好的耐高、低溫，耐腐蝕等性能。聚四氟乙烯幾乎不受任何化學藥品的腐蝕，它的化學穩定性超過了玻璃、陶瓷、不銹鋼，甚至金、鉑，俗稱“塑料王”。由于聚四氟乙烯的使用范圍廣，化學穩定性好，介電性能優良，自潤滑和防粘性好，所以在國防、科研和工業中占有重要地位。 （ 8） 有機玻璃（ PMMA） 有機玻璃的化學名稱是“聚甲基丙烯酸甲酯”。它是目前最好的透明材料，透光率達到 92%以上，比普通玻璃好，且相對密度小（ ），僅為玻璃的一半。有機玻璃有很好的加工性能，常用來制作飛機的座艙、弦艙，電視和雷達標圖的屏幕，汽車風擋，儀器和設備的防護罩，儀表外殼，光學鏡片等。有機玻璃的缺點是耐磨性差，也不耐某些有機溶劑。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 簡介“塑料王” 聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為 PTFE。商品名為“ 特氟隆 ” 。被美譽為“塑料之王”。聚四氟乙烯廣泛應用于各種需要抗酸堿和有機溶劑的 ,它本身對人沒有毒性，但是在生產過程中使用的原料之一全氟辛酸銨 (PFOA)被認為可能具有致癌作用。 聚四氟乙烯相對分子質量較大，低的為數十萬，高的達一千萬以上，一般為數百萬。一般結晶度為 90～ 95％，熔融溫度為 327～ 342℃ 。聚四氟乙烯分子中 CF2單元按鋸齒形狀排列，由于氟原子半徑較氫稍大，所以相鄰的 CF2單元不能完全按反式交叉取向，而是形成一個螺旋狀的扭曲鏈，氟原子幾乎覆蓋了整個高分子鏈的表面。這種分子結構解釋了聚四氟乙烯的各種性能。溫度低于 19℃ 時，形成 13／ 6螺旋；在 19℃ 發生相變，分子稍微解開，形成 15／ 7螺旋。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 雖然在全氟碳化合物中碳 碳鍵和碳 氟鍵的斷裂需要分別吸收能量 ／ mol和 ／ mol，但聚四氟乙烯解聚生成 1mol（摩爾升 )四氟乙烯僅需能量。所以在高溫裂解時，聚四氟乙烯主要解聚為四氟乙烯。聚四氟乙烯在 260℃ 、 370℃ 和 420℃ 時的失重速率（％）每小時分別為 1 10 4 103和 9 102。可見，聚四氟乙烯可在 260℃ 長期使用。由于高溫裂解時還產生劇毒的副產物氟光氣和全氟異丁烯等，所以要特別注意安全防護并防止聚四氟乙烯接觸明火。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 ① 力學性能： 它的摩擦系數極小，僅為聚乙烯的 1／ 5，這是全氟碳表面的重要特征。又由于氟 碳鏈分子間作用力極低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。 它在 250℃ 的溫度下不熔化，在 260℃ 的超低溫中不發脆。聚四氟乙烯光滑異常，連冰都比不過它；它絕緣性能特別好，報紙厚的一層薄膜，便足以抵擋 1500V的高壓電。 聚四氟乙烯在 196～ 260℃ 的較廣溫度范圍內均保持優良的力學性能，全氟碳高分子的特點之一是在低溫不變脆。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 ②耐化學腐蝕和耐候性： 除熔融的堿金屬外，聚四氟乙烯幾乎不受任何化學試劑腐蝕。例如在濃硫酸、硝酸、鹽酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均無變化，也幾乎不溶于所有的溶劑，只在 300℃ 以上稍溶于全烷烴（約 ／ 100g）。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，對氧、紫外線均極穩定，所以具有優異的耐候性。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 ③電性能： 聚四氟乙烯在較寬頻率范圍內的介電常數和介電損耗都很低，而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高。 ④耐輻射性能： 聚四氟乙烯的耐輻射性能較差（ 104拉德），受高能輻射后引起降解，高分子的電性能和力學性能均明顯下降。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 可降解塑料的降解過程 初放時 1個月 2個月 3個月 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 2． 工程塑料 工程塑料是指能作為結構材料在機械設備和工程結構中使用的塑料。它們的機械性能較好，耐熱性和耐腐蝕性也比較好，是當前大力發展的塑料品種。這類塑料主要有：聚酰胺、聚甲醛、有機玻璃、聚碳酸酯、 ABS塑料、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。 （ 1） 聚酰胺（ PA） 聚酰胺又叫 尼龍或錦綸 ，是最先發現能承受載荷的熱塑性塑料，在機械工業中應用比較廣泛。它的機械強度較高，耐磨、自潤滑性好，而且耐油、耐蝕、消音、減震，大量用于制造小型零件，代替有色金屬及其合金。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 （ 2） 聚甲醛（ POM） 甲醛是沒有側鏈、高密度、高結晶性的線型聚合物，性能比尼龍好，但耐候性較差。聚甲醛按分子鏈化學結構不同分為均聚甲醛和共聚甲醛。 聚甲醛（ POM ）是一種性能優良的工程塑料，在國外有“超鋼”之稱。 POM具有類似金屬的硬度、強度和鋼性，在很寬的溫度和濕度范圍內都具有很好的自潤滑性、良好的耐疲勞性，并富于彈性，此外它還有較好的耐化學品性。 POM以低于其他許多工程塑料的成本，正在替代一些傳統上被金屬所占領的市場，如替代鋅、黃銅、鋁和鋼制作許多部件，自問世以來， POM已經廣泛應用于電子電氣、機械、儀表、日用輕工、汽車、建材、農業等領域。在很多新領域的應用，如醫療技術、運動器械等方面， POM也表現出較好的增長態勢。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 （ 3） 聚碳酸酯 聚碳酸酯是新型熱塑性工程塑料，品種很多，工程上常用的是芳香族聚碳酸酯，其綜合性能很好，近年來發展很快，產量僅次于尼龍。聚碳酸酯的化學穩定性也很好，能抵抗日光、雨水和氣溫變化的影響，它的透明度高，成型收縮率小，制件尺寸精度高，廣泛應用于機械、儀表、電訊、交通、航空、光學照明、醫療器械等方面。如波音 747飛機上就有 2500個零件用聚碳酸酯制造，其總重量達二噸。 （ 4） ABS塑料 ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種組元所組成，三個單體量可以任意變化，制成各種品級的樹脂。 ABS具有三種組元的共同性能，丙烯腈使其耐化學腐蝕，有一定的表面硬度，丁二烯使其具有韌性，苯乙烯使其具有熱塑性蘇聯的加工特性，因此 ABS是具有“堅韌、質硬、剛性”的材料。 ABS塑料性能好，而且原料易得，價格便宜，所以在機械加工、電器制造、紡織、汽車、飛機、輪船、化工等工業中得到廣泛應用。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 簡介尼龍的歷史： 人們對尼龍并不陌生，在日常生活中尼龍制品比比皆是，但是知道它歷史的人就很少了。尼龍是世界上首先研制出的一種合成纖維。 二十世紀初，企業界搞基礎科學研究還被認為是一種不可思議的事情。 1926年美國最大的工業公司－杜邦公司的出于對基礎科學的興趣，建議該公司開展有關發現新的科學事實的基礎研究。 1927年該公司決定每年支付 25萬美元作為研究費用，并開始聘請化學研究人員，到 1928年杜邦公司成立了基礎化學研究所，年僅 32歲的卡羅瑟斯（ 1896～ 1937)博士受聘擔任該所有機化學部的負責人。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 卡羅瑟斯，美國有機化學家。 1896年 4月 27日出生于美國愛荷華州威爾明頓。 1937年 4月 29日卒于美國費城。 1924年獲伊利諾伊大學博士學位后，先后在該大學和哈佛大學擔任有機化學的教學和研究工作。 1928年應聘在美國杜邦公司設于威爾明頓的實驗室中進行有機化學研究。他主持了一系列用聚合方法獲得高分子量物質的研究。 1935年以己二酸與己二胺為原料制得聚合物，由于這兩個組分中均含有 6個碳原子，當時稱為聚合物 66。他又將這一聚合物熔融后經注射針壓出，在張力下拉伸稱為纖維。這種纖維即聚酰胺 66纖維， 1939年實現工業化后定名為耐綸（ Nylon），是最早實現工業化的合成纖維品種。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 尼龍的合成奠定了合成纖維工業的基礎，尼龍的出現使紡織品的面貌煥然一新。用這種纖維織成的尼龍絲襪既透明又比絲襪耐穿， 1939年 10目 24日杜邦公在總部所在地公開銷售尼龍絲長襪時引起轟動，被視為珍奇之物爭相搶購，人們曾用“象蛛絲一樣細，象鋼絲一樣強，象絹絲一樣美”的詞句來贊譽這種纖維，到 1940年 5月尼龍纖維織品的銷售遍及美國各地。 從第二次世界大戰爆發直到 1945年，尼龍工業被轉向制降落傘、飛機輪胎簾子布、軍服等軍工產品。由于尼龍的特性和廣泛的用途，第二次世界大戰后發展非常迅速，尼龍的各種產品從絲襪、衣著到地毯，漁網等，以難以計數的方式出現，是三大合成纖維之一。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 簡介聚碳酸酯 PC 是一種無色透明的無定性熱塑性材料。耐酸，耐油，不耐紫外光，不耐強鹼。 抗沖擊，阻燃，在普通使用溫度內都有良好的機械性能。 聚碳酸酯的耐沖擊性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加劑就具有阻燃性能。但是與聚甲基丙烯酸甲酯（有機玻璃）相比，聚碳酸酯價格較低，并可通過本體聚合的方法生產大型的器件。隨著聚碳酸酯生產規模的日益擴大，聚碳酸酯與有機玻璃之間的價格差異在日益縮小。 但是，聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨損用途的聚碳酸酯器件需要對表面進行特殊處理。 朱明工作室 授人以魚不如授人以漁 生產與應用：聚碳酸酯是日常常見的一種材料。由于其無色透明和優異的抗沖擊性，日常常見的應用有光碟，眼睛片，水瓶，防彈玻璃，護目鏡、銀行防子彈之玻璃、車頭燈等等。聚碳酸酯還被用來制作登月太空人的頭盔面罩。蘋果公司的 ipod音樂播放器和 ibook筆記本電腦外殼也使用聚碳酸酯制作。 由于它的清晰和韌性，食物貯存器具制造商喜歡聚碳酸酯纖維。當與矽土玻璃比較，聚碳酸酯器具較輕和不易碎的